SIMULATION DES OPERATIONS DE CONTROLE DE VENUES ET NEUTRALISATION DES PUITS SOUS PRESSION Auteur : KRIKEB Abdellah (1), BOUZAHER Farid (2) (1) Ingenieur forage (2) Ingenieur production SONATRACH / activite amont / division forage / hassi mesaoud 1- Introduction La complexité de certaines opérations de forage et de production nécessite des moyens humains, financiers et matériels considérables. Ces différentes opérations font appel à des techniques et des technologies nouvelles nécessitants un personnel hautement qualifié. Cela rend impératif la mobilisation de tous les moyens pour s'adapter avec les standards et les procédures de travail internationales. Les techniques de simulation dans l'industrie d'aujourd'hui deviennent incontournable dans la formation du personnel, le perfectionnement, et la recherche technique. Dans le cadre de ses activités, la Sonatrach a adopté un système de perfectionnement de son personnel et de ses partenaires dans le domaine de contrôle des puits de pétrole et de gaz en forage et production. Pour assurer cette mission, la Division Forage a acquit un simulateur de forage et de production. Cet équipement permet de simuler en vraie grandeur toutes les opérations de forage et de production et les problèmes rencontrés lors des opérations de contrôle et de neutralisation des puits en forage et production. L'objectif de cette communication est de présenter les différentes possibilités du simulateur de forage et production et de faire des démonstrations de simulations sur un micro-ordinateur. 1
2- Présentation du simulateur Le système est composé de deux simulateurs, un simulateur pour simuler les opérations de forage et l autre pour simuler les opérations de production. Chaque simulateur est composé d un ensemble de consoles, qui reproduisent les principaux organes de l appareil de forage / workover ou bien de la tête de puits en production. Les deux simulateurs sont reliés et gérés par une station Alpha. Simulateur de forage " Drill Sim 5000 " : Les différentes consoles qui composent le simulateur sont : Console de l instructeur : est utilisée pour programmer des scénarios, suivre la simulation et introduire des incidents en cours de simulation. Console du chef de poste : est utilisée pour la manipulation des organes de forage pour exécuter les trois fonctions levage, pompage et rotation. Petit écran : est utilisé pour changer le système des unités de mesure (si, métrique, field), pour aligner les différents circuits de boue en surface et changer les caractéristiques de boue dans les bacs. Il est aussi utilisé pour suivre les paramètres de forage graphiquement. Grand écran : est utilisé pour afficher les schémas des équipements de surface et montrer le mouvement des fluides dans le puits. Console d affichage des paramètres de forage : permet de suivre les paramètres de forage et de manœuvre. Console de commande à distance des obturateurs pour forage à terre : permet de manœuvrer une fonction d ouverture ou de fermeture des obturateurs à distance. Console du diverter : est utilisée pour évacuer une venue lors du forage des formations de surface sans fermer le puits, Console du compensateur de houle : est utilisée pour compenser l effet de vagues sur une plateforme offshore. Console de commande à distance des obturateurs pour forage offshore : est utilisée pour manœuvrer une fonction d ouverture ou de fermeture des obturateurs à distance sur une plateforme offshore. Manifold du stand pipe : est un ensemble de vannes utilisée pour diriger le fluide pompé vers l intérieur garniture ou vers l espace annulaire. Panneau de commande à distance des duses hydrauliques: c est une console de type Swaco, permet de contrôler à distance la fermeture et l ouverture des duses hydrauliques. 2
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Choke manifold : est un ensemble de vannes et de duses utilisée pour diriger le retour vers le séparateur, le bourbier ou la torche. Simulateur de production et de workover «Paw Sim 5000» : Les différentes consoles qui composent le simulateur sont : Console de l instructeur : est utilisée pour programmer des scénarios, suivre la simulation et introduire des incidents en cours de simulation. Console du chef de poste : est utilisée pour remonter et descendre la complétion, manipuler les organes de l appareil de workover et exécuter les trois fonctions levage, pompage et rotation. Petit écran : est utilisé pour changer le système des unités de mesure (si, métrique, field), il est aussi utilisé pour aligner les différents circuits de boue en surface et changer les caractéristiques de boue dans les bacs. Grand écran : est utilisé pour afficher les schémas des équipements de surface et montrer le mouvement des fluides dans le puits. Console d affichage des paramètres de forage et de workover : permet de suivre les paramètres de forage / workover et de manœuvre. Console de commande à distance des obturateurs: permet de manœuvrer une fonction d ouverture ou de fermeture des obturateurs à distance. Tête de puits : est un ensemble de vannes constituant une tête de puits standard Console de commande à distance de la duse hydraulique: permet de contrôler à distance la fermeture et l ouverture de la duse hydraulique. Choke manifold : est un ensemble de vannes et de duses utilisée pour diriger le flux vers le séparateur, ou la torche. Cette console relie aussi la tête de puits aux pompes. 4
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3- Possibilités du simulateur a) Possibilités du drill sim 5000 : Contrôle de venue avec ou sans incidents Opérations de forage et d ajouts Opérations de manœuvre de garniture Optimisation des paramètres de forage Descente de tubage et cimentation Circulation inverse Leak off test Evaluation de surpression et dépression en manoeuvre Test des équipements de surface Choix d un des trois profils du puits Programmer une autre zone fragile autre que le sabot Choix d une boue a base d eau ou à base d huile Utiliser le diverter durant le forage Programmer un volume pour la flow line b) Possibilités du paw sim 5000 : Simulation des opérations de production avec possibilité de programmer : Le type de fluide de formation et de complétion Le diamètre de la duse en surface Le diamètre de la colonne de production L écoulement mono ou multiphasique Simulation des opérations de neutralisation sans ou avec incidents: Circulation directe Circulation inverse Bullheading Volumetric Lubricating and bleed off Isolation de la couche productrice par un plug Remontée et descente de la complétion Stripping DST 6
4- Homologation du centre par iwcf Etude du projet 1991 à 1992 Négociation et signature du contrat entre Sonatrach et Digitran Juin 1992 Installation à Hassi Messaoud Mars 1993 Formation des superviseurs sans certification 1994 à 1996 Formation des formateurs et élaboration des manuels de cours de well control avec Aberdeen Drilling Schools 1997 à 1998 Homologation du centre par IWCF (WELL CONTROL) et Certification des instructeurs par IWCF Octobre 1998 Début de formation en well control et établissement des certificats IWCF Janvier 1999 Formation des formateurs et élaboration des manuels de cours de well intervention avec Aberdeen Drilling Schools 1999 à 2000 Homologation du centre par IWCF (WELL INTERVENTION) et certification des instructeurs par IWCF Juillet 2001 Début de formation en well intervention control et établissement des certificats IWCF Janvier 2002 5- Personnel formateur Le personnel formateur est composé de quatre ingénieurs forage et quatre ingénieurs production, qui ont pour mission de : Disposer des cours de well control et de well intervention. Elaborer et actualiser des manuels de cours et d exercices théoriques et exercices pratiques sur simulateur. Suivre sur chantier, l application des procédures de travail dans le domaine de well control et well intervention. Prendre en charge les situations particulières en well control et well intervention. 6- Programmes de formation et certification iwcf Il existe dans le processus de forage des incidents majeurs appelés «éruptions» qui peuvent conduire à des incendies des puits et des appareils de forage avec parfois des pertes humaines. Pour gérer ce genre d incidents, le staff techniques de forage, de workover et le personnel intervenant sur les puits sous pression doivent s entraîner à bien réagir devant ces situations d urgence. C est pour cela que les compagnies pétrolières exigent la certification du personnel d encadrement technique par l IWCF. Par ailleurs, les bonnes pratiques s oublient, la réglementation IWCF exige le renouvellement de la certification chaque deux ans. Pour se conformer à cette exigence, la Sonatrach a adopté le programme suivant pour la certification IWCF dans le domaine de well control et well intervention : 7
Une session théorique en salle (PE) de 7 jours, qui consiste à préparer le stagiaire en salle à la théorie et aux différentes méthodes de contrôle de venues appliquées en prévention des éruptions (voir le programme en annexe). Une session pratique sur simulateur (PES) de 6 jours, qui a pour objectif la mise en application des méthodes de contrôle (voir le programme en annexe). Une session pour la certification iwcf (well control) de 6 jours, c est une session théorique et pratique destinée au personnel de forage et de workover, permet au participants de passer l examen IWCF well control composé des tests suivants : Un test pratique sur simulateur Un test écrit sur les équipements well control Un test écrit sur les principes et procédures en well control (voir le programme en annexe) La note exigée pour chaque test doit être supérieure ou égale à 70 % A l issue de ces trois sessions le participant sera en mesure de : Prendre conscience de l importance vitale de la rapidité de détection et fermeture du puits. Comprendre le principe de fonctionnement des équipements de well control. Acquérir le réflexe en cas de venues. Obtenir le certificat IWCF well control Une session pour la certification iwcf (well intervention) de 6 jours, c est une session théorique et pratique destinée au personnel de production intervenant sur des puits sous pression, permet au participants de passer l examen IWCF well intervention control composé des tests suivants : Test écrit sur les principes et procédures en well intervention Test écrit sur les équipements de complétion Test écrit sur les équipements de snubbing Test écrit sur les équipements de coiled tubing Test écrit sur les équipements de wire line (voir le programme en annexe) La note exigée pour chaque test doit être supérieure ou égale à 70 % 8
A l issue des deux sessions de préparation et certification IWCF well intervention le participant sera en mesure de : Acquérir le bon réflexe en cas d incident durant une intervention sur un puits sous pression. Prendre connaissance des procédures de travail durant une intervention sur un puits sous pression. Apprendre comment neutraliser un puits sous pression par l utilisation de différentes méthodes de circulation. Comprendre le principe de fonctionnement des équipements de confinement (complétion, snubbing, coiled tubing, wire line). Obtenir le certificat IWCF well control 7- Population ciblée Les cours dispensés par le centre de simulation sont destinés aux : Ingénieurs Superviseurs des opérations Superviseurs des équipements Techniciens de forage et de production Chefs de chantiers et chefs de poste forage, workover et snubbing Opérateurs et superviseurs des unités de coiled tubing, de wire line et de pompage 8- Population formée à ce jour PE PES IWCF FOR IWCF WI SH-FOR 223 193 395 0 SH-DPR 208 45 18 138 SH-DOP 40 16 8 0 ENTP 0 27 20 0 ENSP 10 0 0 4 MIA 0 0 26 0 TOTAL 481 281 467 142 9
9- Conclusion Sonatrach dispose de ses propres formateurs certifiés au niveau international par IWCF. Sonatrach dispose de ses propres manuels et brochures de formation dans le domaine de contrôle des puits well control / well intervention). Pour une meilleure maîtrise des incidents et application des procédures de travail : Exiger des certificats à tous les intervenants sur puits en forage et en production Equiper les chantiers de tous les moyens de contrôle de pression. Veiller a l application des règles de sécurité et des procédures de travail. 10- Résultats : En (6) années, 609 agents ont été certifiés IWCF, dont 467agents au well control et 142 agents au well intervention soit plus de 100 personnes par an. Avant l acquisition du simulateur, une venue sur un puits était un incident alarmant. Aujourd hui est devenue une affaire de l équipe du chantier qui se résume en une seule ligne sur le rapport de forage. Diminution du nombre d incidents de venues durant ces dernières années. Maîtrise par les opérationnels des techniques de contrôle des puits. 10
ANNEXE PROGRAMMES DE FORMATION 11
PROGRAMME PREVENTION DES ERUPTIONS (PE) JOUR THEME SEANCE DUREE CONTENU T1 S1 00H30 Accueil, organisation et programme. MARDI T1 02H00 venue; Définitions, terminologie. T1 S2 03H00 Pression et Perte de charges: Rappels, exercices. T1 S3 03H00 Tube en "U" : Rappel, exercices. MERCREDI T2 S1 Causes des venues. T2 S2 03H00 Détection des venues en forage et en manœuvre, premières mesures. JEUDI T2 S3 06H00 Equipements. VENDREDI T2 S4 02H00 Contrôle de l'acquis. SAMEDI DIMANCHE T3 S1 02H00 Pression maximale admissible. T4 S1 06H00 Driller's Method. T4 S3 02H00 Exercice d'application sur la "Driller's Method". T5 S1 03H00 Wait and weight Method. LUNDI T5 S3 03H00 Contrôle final. 12
PROGRAMME PREVENTION DES ERUPTIONS SU SIMULATEUR (PES) JOUR DUREE CONTENU SAMEDI 00H30 01H00 01H30 Accueil, organisation et programme. Questionnaire de sensibilisation (contrôle initial). Présentation du simulateur "RS3000" 03H00 Manipulations sur simulateur "RS3000"(situation: forage, manoeuvre, tube en U,...) DIMANCHE 03H00 Application sur la détection des venues: volume, hauteur, nature, Ppores,... 03H00 Simulation exercice de venue " Driller's Method ". 03H00 Application n 1 de la "Driller's Method". LUNDI 03H00 Travaux libres (groupe 2). MARDI MERCREDI 03H00 Application n 1 de la "Driller's Method". 03H00 Travaux libres (groupe 1). 03H00 Application n 2 de la "Driller's Method". 03H00 Travaux libres (groupe 2). JEUDI 00H30 Application n 2 de la "Driller's Method". 13
PROGRAMME DE LA SESSION IWCF FORAGE SAMEDI DIMANCHE LUNDI MARDI MERCREDI JEUDI Introduction Exercice de contrôle de venues N 1 Principes fondamentaux de contrôle de venues Pressions de fond Leak-off-test / Pression admissible Introduction du simulateur RS 3000 ------------------ Pratiques des procédures de fermeture sur simulateur Exercice de Contrôle de venues N 2 Causes des venues/ Pressions anormales Méthodes de contrôle de venues Fiche de contrôle venues + exercice N 5 ------------------------ - Pratiques sur simulateur / contrôle de venues Correction exercice N 2 Signes précurseurs d une venue. Signes positifs d une venue Exercice de Contrôle de venues N 4 + Correction Exercice N 15 + Correction -------------------------- Migration de gaz / volumetric method Test IWCF sur simulateur (G1) Exercice N 3 + Correction (G2) Equipements de contrôle de venues Exercices D équipements + Correction --------------------------- Test IWCF (G2) + Exercice de Contrôle de venues (G1) Kick tolérance Exercice de Contrôle de venues N 6 Kill sheet pour Puits horizontaux + Exercice -------------------------- --- Exercice de révision+ Correction Révision générale T E S T ECRIT I W C F 14
PROGRAMME DE LA SESSION IWCF " WELL INTERVENTION " MARDI MERCREDI JEUDI VENDREDI SAMEDI DIMANCHE LUNDI Introduction Notion de base Pression de formation Pression de fracturation Perte de charge Pression de fond Principe de pression de fond constante Raison d intervention sur puits Classification des complétions Tête de puits Equipements de fond Snubbing Equipements Snubbing Barrière intérieure Problèmes associés Corrections des exercices N 5,10,11 et 12 exercices à domicile N 9 et 6 Coiled tubing Equipements Coiled Tubing BOP s Problèmes associés Wire Line Câble mono brin Câble toronné Empilage des BOPs Problèmes associés T E S T S Méthode de neutralisation des puits producteurs Circulation directe Circulation inverse Bullheading Volumetric Bleed & lubricate Problèmes associés Exercices à domicile N 1, 3 et 8 Théorie de barrière/classific ation Correction exercices N 1, 3, 8 Exercices à domicile N 5,10,11 et 12 Exercices pratique sur simulateur PAWS Correction exercices N 9 et 6 Exercices à domicile N 2 et 7 Correction exercices N 2 et 7 Révision générale I W C F 15